研究生经典开题报告

山东省南四湖内源污染分布特征研究学生：王志齐指导老师：梁仁君教授

李宝副教授专业：自然地理汇报提纲2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2.2沉积物内源估算方法研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展1选题的背景及意义2国内外研究现状3研究方案4主要参考文献目录

城市湿地公园面临众多问题近年湖泊水质污染严重随着城市的发展，湖泊水质破坏严重。湖泊水华现在屡次发生，严重影响人民的健康。南水北调要求南四湖水质2013年稳定符合Ⅲ类水质标准,目前还有很大差距。1.1研究背景一般研究只重视外源污染的控制，而忽视底泥污染释放问题的严重性，研究表明，内源性氮磷营养盐的产生量占外源性营养盐的比例均超过50％。南水北调东线的蓄水地湖泊污染治理存在众多问题如何有效地改善南四湖水质的状况？选题的背景及意义2007年4月太湖出现了大面积蓝藻水华无锡某大型超市内的饮用水被抢购一空

2007年5月31日，无锡市自来水总公司南泉水源厂的工作人员在取水口附近水域打捞蓝藻。

日照旅游区蓝藻污染，给人们旅游带来危害生活垃圾造成的污染2007年9月20日，一场突如其来的暴风雨过后，干旱的克罗尼亚湖床上，一只水鸟的尸体赫然在目。环境专家分析说，污染的加剧使得该湖的水位急剧下降，为传染病的大肆流行提供了条件，并最终导致该地区鱼类和鸟类大量死亡。各级政府都非常重视湖泊污染的治理。论文的结构和主要内容第一局部第二局部第三局部第四局部湖泊是陆地上水交换速度缓慢的水体，一旦污染，污染物可能长期滞留湖中，难以去除。

理论意义加强南四湖内源释放量和释放规律的研究，将污染底泥对上覆水水质的影响进行定量化，这对其水质的监控和治理能够提供一定的科学依据。1.2选题意义南四湖是南水北调东线工程重要的水源调蓄地，其水质对湖区工农业生产、生态以及南水北调的水质具有重大影响。

现实意义选题意义汇报提纲2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2.2沉积物内源估算方法研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展1选题的背景及意义2国内外研究现状及进展3研究方案4主要参考文献目录2.2沉积物内源估算方法研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2研究进展2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2研究进展间隙水剖面的获得关键在于间隙水的采集。传统的采集方法主要有离心法、压榨法、渗析法等，这些方法除了难于现场获取外，还有一个共同的缺乏，即垂向分层中控制精度通常较低。新近开展起来的平衡式间隙水采样器(PoreWaterEquilibrators,Peeper〕较好的解决了间隙水获取过程中保持原氧化复原条件以及较高分辨率的要求。2.2沉积物内源估算方法研究进展2研究进展(1)孔隙水扩散模型法：根据Fick扩散定律，由上层底泥间隙水与上覆水间的浓度梯度进行估算。(2)柱状芯样静态培养法：在不破坏柱状芯样底泥原有物理特性及相应环境条件下，通过上覆水中营养盐浓度随时间的变化测定底泥-水界面营养盐的通量，进行底泥内源负荷的模拟计算。(3)柱状芯样流动培养法：该方法实际与静态培养法相差不大，在实验过程中始终有新鲜的上覆水通过蠕动泵进入到实验体系。(4)原位箱式法：将培养箱放置在底泥外表直接测定营养盐的交换速率及通量。(5)质量守恒模型：通过对所有出入湖量进行收支平衡，估算来自湖泊内源负荷。Mo＝Mi＋Mf，其中，Mo为营养盐的输出量；Mi为营养盐的输入量；Mf为底泥向水体中的释放量。2研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展济宁市主要入湖河流2007年水质状况一览表〔张先军，2021〕2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展2研究进展研究者研究区主要结论张祖陆，南四湖底泥污染及其变化过程，1999南四湖南四湖形成以来2000余年的污染变化，大致经历了4个阶段，近20年来湖泊污染最为严重。沉积物中Cd、Hg、Ag、Pb和Cr5项元素的含量呈快速增长趋势。张祖陆，近50年来南四湖湿地水文特征及其生态系统的演化过程分析，2007南四湖南四湖上级湖流域范围的土地和农田每年向南四湖输入氮和磷分别为11288t和516.7t。杨丽原，南四湖现代沉积物中营养元素分布特征，2007南四湖总有机碳、总氮和总磷含量主要集中在沉积岩芯0-8cm内，具有明显三阶段分布特征，说明流域社会经济的发展导致营养元素的释放量增加，造成了现代沉积物中营养元素的积累。入湖污染物主要集中上级湖区。周来，南四湖表层底泥磷的化学形态及其释放规律，2007南四湖南四湖底泥中无机磷占绝对优势，说明南四湖底泥主要以无机相沉积，底泥中的磷极易释放进入水相。底泥中铁结合态磷占总磷的90%左右，可作为判别底泥污染程度的重要标志之一。杨丽原，南四湖表层沉积物营养元素分布特征，2007南四湖南四湖底泥与湖水中的总磷在来源和迁移转化途径上是相同的，主要来自主要流域内工农业和生活污水。2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展2研究进展研究者研究区主要结论李高金，环境因子对南四湖沉积物中磷释放的影响，2006南四湖随着pH的升高而沉积物内源磷释放量增加。环境温度的不断升高,沉积物释磷量显著增加。安文超，南四湖及主要入湖河流表层沉积物对磷酸盐的吸附特征，2008南四湖沉积物对磷酸盐的吸附量在前十个小时基本达到平衡。刘恩峰，南四湖及主要入湖河流沉积物中磷的赋存形态研究，2008南四湖老运河表层沉积物中磷的含量最高，主要是与来自济宁市的废水污染有关。独山湖及微山湖沉积岩芯6-0cm和5-0cm较高的NaOH-P及OP含量，指示了20世纪80年代中期以来磷的人为污染过程。汪艳雯，山东南四湖底泥中磷的形态分布特征，2010南四湖表层沉积物中各形态磷的空间分布规律不明显，且含量存在较大的差异。其中活性磷的含量占41%-65%，提示磷的生物可利用性较高。刘恩峰，南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算，2010南四湖南阳湖沉积物重金属含量高于独山湖，指示了较重的人为污染。积物间隙水及界面上覆水中的重金属亦如此，且与重金属有效结合态磷含量变化一致。汇报提纲2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2.2沉积物内源估算方法研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展1选题的背景及意义2国内外研究现状3研究方案4主要参考文献目录3研究方案3.1研究目标3.3主要创新点、先进性3.4实验方案与分析方法3.7论文框架结构3.6进度安排3.5技术路线3.2研究内容3.1研究目标

通过研究南四湖底泥N、P营养盐和重金属Cd、Pb、Hg等在沉积物剖面中的分布和沉积物-水界面的交换过程，探讨沉积物营养盐和重金属源/汇关系转化的季节性特征，为南四湖N、P营养盐和重金属污染的风险评价与治理提供科学依据。〔1〕沉积物物化特性及沉积磷的地球化学形态。〔2〕沉积物营养元素和重金属垂向分布特征。〔3〕沉积物营养盐和重金属源/汇关系转化的季节性特征及主要驱动机制。3.2研究内容3.3主要创新点、先进性〔1〕利用Peeper等高分辨率方法研究南四湖沉积物-间隙水剖面垂向分布特征在国内很少有文献报道，该方法和手段的应用将在一定程度上促进对南四湖内源污染负荷研究的开展。〔2〕目前国内有关南四湖沉积物N、P营养盐及重金属源/汇关系转化及其驱动机制的研究几乎为空白，对其系统探讨将填补这一研究领域的缺乏。样品采集在GPS系统〔精度10-30m〕定位下进行，用柱状采样器〔Rigo，内径7.7cm，管长50cm〕在以上样点采集厚度不少于20cm原位泥样。投放自制Peeper插入底泥至预定深度。全年拟采样四次，分别在1月、4月、7月、11月中旬左右进行，每样点采集2根平行柱样。3.4实验方案与分析方法南四湖采样点位置图

a〕样品的采集

野外采样，采样前进行了摄影，投放Peeperb〕室内处理，沉积物原柱状芯样静态培养。c〕实验室数据测试、分析Ⅰ重金属测试采用美国瓦立安公司生产的ICP-OES电感耦合等离子原子发射光谱仪，波长范围为175-785nm，完全无断点。四季度的样品均进行重金属测试。Ⅱ氮磷营养盐在山东省水土保持与环境保育重点实验室完成。采用北京普析通用仪器生产的紫外可见分光光度仪测量。SMT法测定沉积物总磷及磷形态。间隙水、上覆水氮磷用纳氏比色法和钼蓝比色法测定。底泥全氮用开式消煮法。Ⅲ上海飞鸽离心机，柱状芯样的底泥以2cm间距分割后，5000r/min别离出间隙水，与Peeper间隙水作比照。Ⅳ粒度测试在山东省水土保持与环境保育重点实验室完成，采用英国马尔文公司生产的Mastersizer2000激光粒度仪，测量范围为0.02µm到2000µm。所有的柱状芯样均进行粒度测试。

3.5技术路线沉积物理化指标分析剖面精细分析南四湖内源污染分布特征及源/汇转化规律资料整理与数据分析氮磷营养盐有机质重金属磷形态微生物活性酶活性源/汇转化季节性特征源/汇转化驱动机制Peeper获取高分辨率间隙水柱状沉积物季节性采样野外采样静态培养实验离心法比较进行为期一年的四次野外考察与采样，进行与现场有关的主体实验研究。现场测定其上覆水水体温度、氧化复原电位、酸碱度和溶解氧等。(2)2021.7-2021.5室内实验与分析。对所采样品沉积物室内静态培养，测定理化指标：沉积物孔隙度、密度、含水率、粒度分布、有机质、氮磷营养盐、重金属〔Cd、Pb、Hg等〕、磷形态和微生物活性等，数据同步处理与分析等。成果总结与论文撰写，完成论文初稿。同时针对实验中出现的问题与缺乏，开展补充实验，对不确定的问题和有疑问的现象进行深入探讨。修改论文，完成论文终稿，准备辩论。3.6进度安排3.7论文框架结构汇报提纲2.1沉积物间隙水采集方法研究进展2.2沉积物内源估算方法研究进展2.3南四湖沉积物营养盐和重金属研究进展1选题的背景及意义2国内外研究现状3研究方案4主要参考文献目录秦伯强，杨柳燕，陈非洲等.湖泊富营养化发生机制与控制技术及其应用.科学通报，2006，51〔16〕：1857-1866.FangT.,LiuJ.T.,XiaoB.D.etal.Mobilizationpotentialofheavymetals:Acomparisonbetweenriverandlakesediments.Water,AirandSoilPollution,2005,161(1-4):209-225.KuwabaraJ.S.,CarterJ.L.,ToppingB.R.etal.Importanceofsediment-waterinteractionsinCoeurd'AleneLake,Idaho,USA:managementimplications.EnvironmentalManagement,2003,32:348-359.王建军，范成新，张路等.太湖底泥间隙水中金属离子分布特征及相关性.中国环境科学，2004，24〔1〕：120-124.贾德旺，孙英波，张敏，等.南水北调东线工程南四湖调蓄区地表水环境质量评价及环境地质问题浅析.南水北调与水利科技2021，6(2):20-22.范成新，王春霞.长江中下游湖泊环境地球化学与富营养化.北京：科学出版社，2007，386-463.张祖陆，辛良杰，梁春玲.近50年来南四湖湿地水文特征及其生态系统的演化过程分析.地理研究，2007，26〔5〕：957-966.张祖陆，牛振国，孙庆义等.南四湖底泥污染及其变化过程.中国环境科学，1999，19〔1〕：29-32.张祖陆，孙庆义，彭利民.南四湖地区水环境问题探析.湖泊科学,1999，11(1):86-90.汪艳雯，山东南四湖底泥中磷的形态分布特征.中国环境科学，2021，29〔2〕：125-129刘恩峰，南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算.环境化学，2021，29〔5〕870-874.李宝，丁士明，范成新等.滇池福保湾底泥氮磷营养盐释放通量估算.环境科学，2021，29〔1〕：114-120.李宝，丁士明，范成新等.滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系.湖泊科学，2021，20〔1〕：27-33.北京：海洋出版社.1993.196-243.张路.太湖水土界面过程与内源发生机制.南京：中国科学院南京地理与湖泊研究所博士学位论文.2004，1-20.AndersenF.O.andRingP.1999.Comparisonofphosphorusreleasefromlittoralandprofundalsedimentsinashalloweutrophiclake.Hydrobiologia,409:175-183.4主要参考文献目录包先明，陈开宁，范成新.沉水植物生长对沉积物间隙水中的氮磷分布及界面释放的影响.湖泊科学.2006，18〔5〕：515-522.包先明.水生植被重建对五里乎疏浚底泥内源控制机制研究.南京：中国科学院南京地理与湖泊研究所博士学位论文.2006，1-27.范成新,张路,杨龙元等.湖泊沉积物氮磷内源负荷模拟.海洋与湖沼，200233(4)：370-377.范成新，张路，秦伯强等.太湖沉积物-水界面生源要素迁移机制及定量化〔I〕－氨态氮释放速率的空间差异及源-汇通量.湖泊科学，2004，16〔1〕：10-20.FanC.X.,ZhangL.andQuW.C.2001.Lakesedimentresuspensionandcausedphosphaterelease--asimulationstudy.J.Environ.Sci.(China),13:406-410.王昕，李龙昌，田守岗.山东省河湖污染状况及治理对策.中国农村水利水电，2007，(11):81-82.周来，冯启言，王华等.南四湖表层底泥磷的化学形态及其释放规律.环境科学与技术，2007，30〔6〕：37-40.范成新，王春霞主编.长江中下游湖泊环境地球化学与富营养化.北京：科学出版社.2007，386-463.范成新，张路，王建军等.湖泊底泥疏浚对内源释放影响的过程与机理.科学通报，2004，49〔15〕：1523-1528.KuwabaraJ.S.,CarterJ.L.,